光-热双固复合材料3D打印成型数值模拟及实验验证

光-热双固化碳纤维增强复合材料3D打印成型综合了增材制造零件高精度无模快速成型和热固化基质材料力学性能优良的优势，具有广阔的应用前景。针对光-热双固化复合材料制件变形带来的制件疲劳寿命降低以及连接装配损伤等问题，综合考虑光固化动力学、热固化动力学及固化变形建立了光-热双固复合材料成型的多物理场理论模型，研究了复合材料光-热双固3D打印成型过程中单层固化厚度、光-热双固数值材料组分及纤维含量和长径比对制件变形的影响，并通过实验验证了模型及理论分析结论的正确性。结果表明，增加单层固化厚度从而减少分层数可以降低制件固化后的应力应变和翘曲变形；光-热双固化树脂中光固化树脂分数增加会使制件的翘曲变形量增大；提高纤维体积分数和纤维长径比可以降低制件膨胀系数，从而降低制件的翘曲变形量。复合材料光-热双固化3D打印成型过程的多物理场建模计算方法可以为相关研究提供借鉴，基于该方法的研究结果对于优化工艺参数从而提升成型质量具有参考价值。